Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд

Соез СоветскикСоциалистическикРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11954890(22) Заявлено 23. 12. 80 (21) 3223463/18-21с присоединением заявки РЙ//6 01 й 17/1 О Ьвударстеееай квмктет СССР аю делам вэабретеккй и открыткаРз) УДК 621 317 .33(088.8) Опубликовано 30. 08. 82. Бюллетень32л Дата опубликования оннсания 30.0882(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД1Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в част ности к измерению составляющих комплексных сопротивлений и может быть использовано, например, при геофизических исследованиях.Известно устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор и фазорасщепитель, соеди 1 о ненные последовательно, четырех- электродный датчик с измеряемым обр разцом, один из токовых электродов которого заземлен, а второй соединен с одним из выходов фазорасщепителя . д через эталонный резистор, буферный дифференциальный усилитель, входы которого подключены к измерительным электродам четырехэлектродного датчика, суммирующий усилитель, один щ из входов которого соединен с выходом буферного усилителя, а также два синхронных детектора, сигнальные входы которых соединены с выходом,суммирующего усилителя, опорныес выходами фазорасщепителя, а выходы - с стрелочными нуль-индикаторами, и два аттенюатора, входы которых подключены к выходам фазорасщепителя, а выходы - к второму входу суммирующего усилителя Ц .Подобные устройства относятся к классу компенсационных и требуют проведения ручных операций - компенсации сигналов, что снижает производительность труда при измерениях,Известно также устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор и фазорасщепитель, соединенные последовательно, четырех- .электродный датчик с измеряемым об)разцом, один из таковых электродов которого заземлен, а второй подключен к выходу фазорасщепителя через эталонный резистор, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с измерительными электродамичетырехэлектродного датчика, и каналы измерения активной и реактивной составляоцих комплексного сопротивления, каждый из которых содержит последовательно соединенные синхрон 5 ный детектор, усилитель постоянного тока и вольтметр, причем .сигнальный вход синхронного детектора является входом канала, измерения активной и реаКтивной составляющих комплекс-0 ного сопротивления и подключен к выходу дифференциального усилителя, а опорный - к выходу фазорасщепителя Г 2В подобном устройстве для независимого измерения составляющих комплексного сопротивления величина эталон-,. ного резистора должна значительно превышать модуль комплексного сопротивления образца, что приводит к уменьшению выходного напряжения дат-,20 чика, что снижает реальную чувствительность и точность устройства и диапазон измеряемых значений комплексных сопротивлений.25Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых величин.Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор и фазорасщепитель, соединенные последовательно, четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, дифференциаль"З 5 ный усилитель, входы которого подключены к измерительным электродам датчика, каналы измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, каждый из кото 40 рцх содержит последовательно соеди- . ненные синхронный детектор, сигнальный вход которого является входом канала измерения и подключен к выходу дифференциального усилителя, а45 опорный - к выходу фазорасщепителя, усилитель постоянного тока и вольтметр, дополнительно введен корректор тока, сигнальные входы которого соединены с выходами фазорасшепителя, выход - с одним из токовых электродов,четырехэлектродного датчика,а управляющий вход - с вторым токовым электродом.Кроме того, корректор тонн; содержит эталонный резистор, блок срав нения токов, один из входов которого является управляющим входом корректора тока и подключен к токовому электроду датчика., а второй через эталонный резистор соединен с выходом фазорасщепителя, двухвходевой блок суммирования, выход которого является выходом корректора тока и подключен к токовому электроду четырех- электродного датчика, два управляемых аттенюатора, сигнальные входы которых являются сигнальными входами. корректора тока и подключены к выходам фазорасщепителя, а выходы соединены с .входами блока суммирования, два усилителя постоянного тока, вцходы которых подключены к управляющим входам регулируемых аттенюаторов и два синхронных детектора, сигнальные входы котрых подключены к выходу блока сравнения токов, управляющие - к выходам фазорасщепителя, а выходы - к входам усилителей. постоянного тока.Блок сравнения токов содержит трехобмоточный измерительный трансФорматор, причем по одному выводу каждой обмотки заземлено, вторые выводы двух обмоток, являющиеся входами блока сравнения токовподключены соответственно к токовому электроду четырехэлектродного датчика и к эталонному резистору, второй вывод третьей обмотки является выходом блока сравнения токов и соединен с сигнальными входами синхронных детекторов,На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство. для измерения электрических свойств горных пород и руд содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, фазорасщепитель 2, корректор 3 тока, четырехэлектродный датчик 4 с измеряемым образцом и дифференциальный усилитель 5, входы которого соединены с измерительными электродами четырехэлектродного датчика 4, а также каналы измерения активной 6 и реактивной 7 составляющих комплексного сопротивления, каждый из которых содержит последовательно соединенные синхронный детектор 8-1 (8-2), сигнальный вход которого является входом измерительного канала, и подключен к выходу дифференциального усилителя 5, а опорный - к выходу фазорасш 1 впителя 2, усилитель постоянного тока 9-1 (9-2) и вольтметр 10- 1 ( 10-2). Корректор 3 тока содержит эталонный резистор 11, двухвходовой блок 12"суммирования, выход которого подключен к одному из токовых электродов датчика 4, блок 13 срав.Ф5 9548 нения токов - трехобмоточный транс-форматор, причем по одному выводу каждой обмотки заземлено, выводу двух обмоток, являющиеся входами блока 13 сравнения токов, соединены со- з ответственно с вторым токовым электродом датчика 4 непосредственно и через эталонный резистор 11 с одним из выходов фазорасщепителя 2, а также два управляемых аттенюатора 14-1 1 О и 14-2, сигнальные входы которых подключены к выходам фазорасщепителя 2, а выходы - к входам блока 12 суммирования, два синхронных детек тора 15-1 и 15-2, сигнальные входы 13 которых подключены к выходу блока13 сравнения токов, управляющие - к выходам фазорасщепителя 2, выходы через усилители 16-1 и 16-2 постоянного тока соединены с управляющими 20 входами регулируемых аттенюаторов1.4- 1 и 14-2 соответственно.Устройство работает следующим образом.Задающий генератор 1 вырабатывает И синусоидальное напряжение, которое поступает на фазорасщепитель 2, где формируются два выходных напряжения, сдвинутые на 90 о. Эти напряжения через регулируемые аттенюаторы 14-1 щ и 14-2 поступают на входы блока 12 суммирования, суммируются, после чего подаются на возбуждение датчика 4. Выходной сигнал датчика 4 с измерительных электродов усиливается, дифференциальным усилителем 5 и поступает на входы каналов измерения активной 6 и реактивной 7 составляющих комплексного сопротивления. В каждом канале напряжения сигналы детектируются синхронными детекторами 8"1 (8-2), усиливаются усилителями 9- 1 (9-2) постоянного тока .и измеряются , вольтметрами 10-1 (10-2). Выделение активной и оеактивной составляющих на. пояжения в измерительных каналах 6 и 7 осуществляется за счет соответст" вующей фазировки опорных напряжений синхронных детекторов 8- 1 и 8-2.При неравенстве входных токов блока 13 сравнения, т.е. тока, протекающего через датчик 4 с измеояемым образцом и через эталонный резистор 11, на выходе блока 13 сравнения выделяется напряжение ошибки, которое детектируется синхронными детектора- ф ми 15- 1 и 15-2 с выделением активной и реактивной составляющих, усиливается усилителями постоянного тока 90 616-1 и 16-2 и поступает на управляю 1щие входы регулируемых аттенюаторов14-1 и 14-2. Это позволяет поддерживать коэффициент передачи регулируемых аттенюаторов 14-1 и 14-2 такими,чтобы свести к минимуму величину напряжения ошибки на выходе блока 13сравнения токов.Таким образом, введение дополнительного элемента - корректора токапозволяет обеспечить постоянствотока, протекающего через образецпо величине и фазе. Ори этом значение сопротивления эталонного резистора может быть сравнимо с модулемизмеряемого комплексного сопротивления,формула изобретения 41. Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд содержащее задающий генератор и фаза" расщепитель, соединенные последова,тельночетырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к измерительным электродам датчика, каналы. измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, каждый из которых содержит последовательно соединенные синхронный детектор, сигнальный вход которого является входом Канала измерения и подключен к выходу дифференциального усилителя, а опорный - к выходу фазорасщепителя, усилитель постоянного тока и вольтметр, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це,лью повышения точности измерений и расширения диапазона измеряемых величин, в него дополнительно введен корректор тока, сигнальные входы которого соединены с выходами фазорасщепителя, выход - с одним из токовых электродов датчика, а управляющий . вход " с вторым токовым электродом.2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что корректор тока содержит эталонный резистор, блок сравнения токов, один из входов которого является управляющим входом корректора тока и подключен к токовому электроду датчика, а второй - через эталонный резистор соединен с выходом фазорасщепителя, двухвходовой блок суммирования, выход которого является выходом корректора тока9518и подключен к токовому электроду четырехэлектродного датчика, два управф ляемых аттенюатора, сигнальные входы которых являются сигнальными входами корректора тока и подключены к выходам фазорасщепителя, а выходы соединены с входами блока суммирования, два усилителя постоянного, тока, выхо; ды которых подключены к управляющим входам регулируемых аттенюаторов и ф два синхронных детектора, сигнальные входы которых подключены к выходу блока сравнения токов, управляющиек выходам фазорасщепителя, а выходык входам усилителей постоянного то ка.3. Устройство по и, 2, о т л и - ч а ю щ е е с ятем, что блок сравнения токов содержит трехобмоточный измерительный трансформатор, причем щ по одному выводу каждой обмотки за 90 8вемлено, вторые выводы двух обмоток,являющиеся входами блока сравнениятоков, подключены соответственно ктоковому электроду четырехэлектродного датчика и к эталонному резистору, второй вывод третьей обмотки является выходом блока сравнения токови соединен с сигнальными входамисинхронных детекторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Савицкий А.П. и др, Применениеаппаратуры ИЭИС при изучении электромагнитных свойств горных пород ируд. Сб. Геофизическая аппаратура.Л., "Недра", 1977, вып. 61, с. 1111152. Юзов В.И. и др. Отчет КПИ (Красноярский политехнический институт)по теме Ю 52, Красноярск, 1975,с. 28-30 (прототип).НИИ Филй каз 6425/45 Тираж 71 ПП "Патент", г. Ужгород роектн исное